特约主编寄语 | “含大规模储能的高比例新能源电力系统协调规划与优化调度技术”专栏

主编寄语

     在“双碳”目标的驱动下，中国的新能源装机将持续快速增长，并最终形成以新能源为主体的新型电力系统。新能源的资源特性将会给电力系统的规划和调度运行带来巨大挑战。伴随储能技术进步和新型储能出现，储能的大规模应用是突破新能源发展瓶颈的有效手段之一，在提升电力系统灵活性、促进新能源消纳和保障电网安全等方面具有显著优势。

为了展示新能源、储能协调规划与优化调度技术领域的最新进展和发展趋势，共享最新学术和技术成果，《中国电力》编辑部特别组稿了“含大规模储能的新能源电力系统协调规划与优化调度技术”专栏，我们有幸成为该专栏的特约主编，负责相关约稿、组稿和审稿等工作。在此过程中得到了编辑部及相关领域专家学者的大力支持，在众多投稿中本专栏录用7篇稿件，包括综述类文章2篇、技术类文章5篇，主题涵盖了储能规划与评估、源-网-储协调优化配置、储能多能互补系统运行优化3个方面，详细内容介绍如下。
（1）储能规划与评估。
西安交通大学古宸嘉、王建学等人对新能源集中并网下大规模集中式储能的规划研究进行了综述和归纳，分析了储能的引入对规划问题建模的影响，从大规模储能源侧/网侧规划以及考虑大规模储能的源网协调规划两个方面展开论述，探讨了当前大规模储能规划的重点问题，并对其前景做出了展望。中国电力科学研究院有限公司李相俊、马会萌等人综述并归纳了目前国内外在新能源侧储能应用场景、配置方法及预评估等方面的研究进展，从中国新能源继续规模化快速发展的背景出发，对新能源配置储能技术的后续研究方向进行了展望。国家电网有限公司董昱、范高锋等人研究了电力系统配置储能的分析计算方法，归纳总结了电力系统配置储能应统筹考虑的3方面关键因素，能够充分考虑储能功率、能量和充放电时长3个维度的不确定，兼顾储能功率、储能能量与新能源利用率之间平衡，获得最经济的配置方案。广东电网有限责任公司彭穗、龚贤夫等人提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法，能够在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本，保证含风电电力系统运行的经济性。
（2）源-网-储协调优化配置。
中国电力科学研究院有限公司李湃、国网青海省电力公司方保民等人基于时序生产模拟技术，提出一种计及源-荷匹配的风、光、储容量配比优化方法，能够合理优化配置多区域电网风电、光伏和化学储能的装机容量，有效减少大规模新能源系统接入带来的调峰压力。全球能源互联网发展合作组织任大伟、肖晋宇等人基于时序模拟技术，研究了考虑多种灵活性约束的广域电力系统源-网-储协同规划方法，能够优化出系统目标水平年的新能源电源、互联电网及储能的容量，为未来高比例新能源电力系统的规划提供技术参考。
（3）储能多能互补系统运行优化。
华东交通大学彭春华、刘懿等人基于条件风险成本方法，研究了含光热发电和电加热装置的多源发电系统优化运行方法，能够实现 风电、火电、光热和电加热装置的多能互补协调运行，有效降低切负荷和弃风的风险。
诚然，在新能源、储能协调规划与运行技术方面仍有诸多关键问题亟待解决，然而受篇幅和体量限制，未能一一呈现，不足之处敬请谅解。衷心感谢众多专家学者的大力支持和《中国电力》编辑部的严谨工作，保证本专栏的高质量出版。希望本专栏的文章能够给相关领域的学者和专业技术人员提供一定的帮助，引发广泛共鸣与积极思考，共同努力推动中国新能源与储能行业的蓬勃发展。

特约主编

王建学，博士，西安交通大学教授，博士生导师。主要面向电力系统规划与电力经济相关的科学和工程问题，重点围绕新能源电力系统规划、电力市场、微网能量管理等方向开展工作。承担了包括国家自然科学基金、企业重点课题、国际合作项目等在内的大量科技项目，开发了多个软件平台；发表SCI检索论文30余篇，授权发明专利和软件著作权50余项；获得了教育部自然科学一等奖在内的省部级奖励5项；2015—2017年作为主要修编者出版十二五国家级规划教材两本。

李相俊，中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所储能系统集成与配置技术研究室主任，2006年3月获得日本北见工业大学系统工程（电力）专业工学博士学位，教授级高级工程师、博士生导师、英国IET Fellow、美国IEEE高级会员、英国特许工程师CEng、国网公司优秀专家。担任IEC TC120储能工作组专家，Springer 出版社Renewable Energy Sources & Energy Storage 系列丛书主编，IEEE Transactions on Sustainable Energy、Renewable and Sustainable Energy Reviews 等国际期刊编委，IEEE PES China Chapter Council执行秘书长，中国电工技术学会理事，中国电机工程学会电力储能专业委员会委员。长期从事大规模储能技术、新能源发电与智能电网领域研究。作为项目或课题负责人，主持国家自然科学基金2项、国家重点研发计划课题1项、省部级项目4项、国家电网有限公司科研项目13项。在大规模电池储能规划配置、系统集成、控制与应用领域拥有多年的科研经历和突出业绩。相关成果已应用于20MW/84MW·h国家风光储输示范工程、福建晋江30MW/100MW·h电池储能电站、青海格尔木15MW/18MW·h、50MW/100MW·h电池储能电站监控与能量管理以及运行分析。获省部级奖励6项，发表论文80多篇, SCI收录31篇，合著5部。授权中国发明专利53项、美国专利3项。参与制订国际标准1项，国家标准2项，国网公司企业标准6项。

李湃，中国电力科学研究院有限公司高级工程师，2015年获西安交通大学工学博士学位，主要研究方向为新能源并网调度运行、新能源电力系统生产模拟、新能源优化布局等。为国家重点领域创新团队“新能源发电调度运行技术创新团队”、国家电网有限公司“新能源发电功率预测与优化调度技术科技攻关团队”的核心成员。作为负责人主持国家自然科学基金项目1项、国家电网公司科技项目2项、中国电科院创新基金项目2项。获省部级科技进步一等奖1次。发表学术论文30余篇，授权发明专利6项。

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01

摘要：随着新能源的大规模集中式并网，新能源的消纳难题愈发突出。作为高比例可再生能源电力系统中的重要组成部分和关键支撑技术，储能的规模化应用有利于提升系统的灵活性、经济性及安全性。然而，当前综述多是侧重于对储能技术归纳总结，很少对储能规划方法，特别是大规模储能在源-网侧配置方法进行全面的梳理。因此，首先对大规模储能纳入电力系统规划后整体影响进行分析，总结归纳出储能在电力系统中的应用场景，并分析储能的引入对规划问题建模的影响；然后，分别从大规模储能源侧/网侧规划以及考虑大规模储能的源网协调规划两个方面展开论述；最后，探讨当前大规模储能规划的重点问题，并对其前景做出展望。

02

摘要：构建以新能源为主体的新型电力系统，是能源电力行业服务碳达峰、碳中和的重要责任和使命。电网对于新能源的要求逐渐从“友好并网”提升至“友好并网+主动支撑”，新能源侧标配储能成为大势所趋。储能配置是储能应用领域的前端工作，目前储能成本仍然较高，如何实现最优的储能配置是首要需解决的问题。综述并归纳了目前国内外在新能源侧储能应用场景、配置方法及预评估等方面的研究进展，提出了新能源侧储能配置有待进一步考虑的问题，并对未来的研究方向进行了展望。

03

摘要：现阶段，储能的配置分析计算大多是围绕单一场景开展的，无法充分发挥储能的多重作用。为合理配置储能，提高电力系统综合效益，从系统整体运行需求角度入手，归纳总结电力系统配置储能应统筹考虑源网荷发展情况、细致分析储能对常规机组的替代作用、综合优化储能充放电策略3方面关键因素；提出在功率、能量和充放电时长3个维度均不确定的情况下，电力系统统筹配置储能的分析计算方法，包括储能的功率初值计算、确定功率下的能量分析计算和不同功率下的能量滚动计算3个主要环节。最后，以某省级电力系统为案例，开展2021—2025年储能配置分析计算。计算结果表明：在满足同一运行要求下，配置有多组可行解，且储能功率在一定范围内增大，可一定程度降低系统对能量的需求。算例从经济性角度出发，对比并选择可行解中投资成本最小的方案作为最终配置方案。

04

摘要：随着风电装机容量的不断增加，电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加。而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础。针对上述背景，提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法，在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本。首先，考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点，通过场景分析法来处理风电和负荷的随机性。其次，构建输送功率可调节的直流线路模型，并考虑储能配置和运行约束、交流电网约束等约束，建立计及直流调节能力的储能配置多场景随机优化模型。最后，以修改的IEEE14节点系统为例，进行了多个储能配置方案的对比分析，结果表明，所提方法能够提升系统对风电的消纳能力，减少对储能的需求，保证含风电电力系统运行的经济性。

05

摘要：合理优化风/光/储容量配比是实现大规模区域电网新能源高效利用的基础。提出一种基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法。首先，考虑了新能源与储能的运行特性、装机容量、新能源弃电率、新能源发电量占比等约束条件，建立以全网新能源发电量最大为目标的多区域风/光装机容量优化模型，并通过引入系统负荷匹配偏差约束来保证系统发电功率与用电负荷变化特性相一致。然后，以风/光全年出力时间序列为输入，通过时序生产模拟计算，确定满足源-荷最优匹配后的风/光/储最优接入容量配比。最后，以中国“三北”地区某区域电网为对象进行算例验证，验证了所提模型和方法的有效性和实用性。

06

摘要：随着全球大规模风电、光伏的持续开发，系统的净负荷波动不断增加，迫切需要建立可量化而又高效的广域电力系统优化规划模型，促进广域范围多种灵活性资源规划研究。首先，以简化的机组组合模型为基础，建立计及多种灵活性资源出力约束和基于时序的生产运行模拟模型，以系统总成本最低为优化目标，考虑多种投资决策和生产运行约束，最终优化出系统目标水平年的新能源电源、互联电网及储能的容量，并归纳新能源-互联电网-储能联合规划的分析流程。其次，利用以上模型方法开展案例分析，以东北亚2035年源-网-储规划方案为基础，优化计算2050年的新增新能源、电网互联及储能容量，并在此基础上进一步阐述新能源装机容量、电网互联容量、储能容量、新能源装机与储能容量之间的关系、电网互联与储能容量之间的关系等关键问题。最后，基于以上分析，给出源-网-储规划中应该尽量避免的误区和统筹优化建议，为未来高比例新能源电力系统的规划提供技术参考。

07

摘要：随着风电场接入电网的规模不断扩大，风电出力的不确定性给电力系统调度带来巨大的挑战。利用太阳能光热发电（concentrating solar power，CSP）良好的调节能力以及电加热装置（electric heater，EH）的风电消纳能力，平抑风电出力的波动性，并采用条件风险价值（conditional value-at-risk, CVaR）度量调度成本不确定性风险。以多个场景集下的综合成本最小为目标，构建计及条件风险成本的含EH-CSP电站多源发电系统优化运行模型。引入精英存档策略，提出一种含精英存档的微分进化鲸鱼优化算法对模型进行求解。结果验证了所提模型和方法的优越性，并分析不同置信水平对调度结果的影响。

 往期回顾 

◀《中国电力》2022年第1期目录◀【专稿推荐】马莉, 范孟华, 等. 中国电力市场建设路径及市场运行关键问题◀【专稿推荐】单葆国 等. 能源高质量发展下中国电力供需格局演变趋势◀【专稿推荐】谭显东, 刘俊, 徐志成, 等. “双碳”目标下“十四五”电力供需形势◀【专稿推荐】朱法华, 许月阳, 孙尊强, 等. 中国燃煤电厂超低排放和节能改造的实践与启示◀【专稿推荐】张运洲, 张宁, 代红才, 等. 中国电力系统低碳发展分析模型构建与转型路径比较◀【专稿推荐】张运洲, 代红才, 吴潇雨, 等. 中国综合能源服务发展趋势与关键问题◀【专稿推荐】鲁宗相, 叶一达, 郭莉, 等. 电力电子化电力系统的调频挑战与多层级协调控制框架
编辑：杨彪

审核：方彤

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